JP2001120989A - カリウムイオン交換ＮａＡ型ゼオライト及び酸素窒素分離方法 - Google Patents
カリウムイオン交換ＮａＡ型ゼオライト及び酸素窒素分離方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒素・酸素の吸着による分離比が高く、分離
効率の良いゼオライトを得るとともに、それを使用して
酸素・窒素を分離する方法の提供。 【解決手段】 ＮaＡ型ゼオライトの１〜１５％のナト
リウムイオンをカリウムイオンで交換して、出発原料Ｎ
aＡ型ゼオライトより優れた［窒素／酸素］分離比Ｓと
有効窒素吸着量を有するカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼ
オライトを得、そしてこれを使用してＰＳＡ法により酸
素、窒素を含む気体よりこれらを分離する方法。
効率の良いゼオライトを得るとともに、それを使用して
酸素・窒素を分離する方法の提供。 【解決手段】 ＮaＡ型ゼオライトの１〜１５％のナト
リウムイオンをカリウムイオンで交換して、出発原料Ｎ
aＡ型ゼオライトより優れた［窒素／酸素］分離比Ｓと
有効窒素吸着量を有するカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼ
オライトを得、そしてこれを使用してＰＳＡ法により酸
素、窒素を含む気体よりこれらを分離する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気の如き酸素、
窒素を含有する気体から酸素と窒素を分離する方法とそ
れに使用する吸着剤に関する。
窒素を含有する気体から酸素と窒素を分離する方法とそ
れに使用する吸着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、空気中の酸素と窒素を吸着分離す
るために、ゼオライトや分子ふるい炭素が使用されてい
る。このうちゼオライトは、窒素の吸着量が酸素の吸着
量よりも多い特性を有している。又、ゼオライトを吸着
剤として空気から酸素と窒素を分離する方法は、いわゆ
るＰＳＡ法［プレッシャー・スイング・アドソープショ
ン（圧力変動吸着法）、以下「ＰＳＡ法」という。］と
して広く用いられている。そして、このＰＳＡ法では、
ゼオライトを充填した１又は１以上の吸着塔に加圧空気
または常圧空気を交互に供給し、ゼオライトに選択的に
窒素を吸着させ、難吸着成分である酸素を製品として取
り出し、一定時間後に吸着塔を圧力降下せしめたり、減
圧にしたりして、ゼオライトに吸着されている窒素を脱
着せしめて排出して、ゼオライトを再生する。そして、
以後この操作を交互に繰り返して運転して、継続的に分
離運転するものである。
るために、ゼオライトや分子ふるい炭素が使用されてい
る。このうちゼオライトは、窒素の吸着量が酸素の吸着
量よりも多い特性を有している。又、ゼオライトを吸着
剤として空気から酸素と窒素を分離する方法は、いわゆ
るＰＳＡ法［プレッシャー・スイング・アドソープショ
ン（圧力変動吸着法）、以下「ＰＳＡ法」という。］と
して広く用いられている。そして、このＰＳＡ法では、
ゼオライトを充填した１又は１以上の吸着塔に加圧空気
または常圧空気を交互に供給し、ゼオライトに選択的に
窒素を吸着させ、難吸着成分である酸素を製品として取
り出し、一定時間後に吸着塔を圧力降下せしめたり、減
圧にしたりして、ゼオライトに吸着されている窒素を脱
着せしめて排出して、ゼオライトを再生する。そして、
以後この操作を交互に繰り返して運転して、継続的に分
離運転するものである。
【０００３】従来、この目的に使用されるゼオライト
は、その有効窒素吸着量、あるいは［窒素／酸素］分離
比が比較的良好であり、一応必要な性能は具えているも
のの、必ずしも十分満足できるものではなく、安価でよ
り一層高い分離効率を示すゼオライトが絶えず求められ
ている。
は、その有効窒素吸着量、あるいは［窒素／酸素］分離
比が比較的良好であり、一応必要な性能は具えているも
のの、必ずしも十分満足できるものではなく、安価でよ
り一層高い分離効率を示すゼオライトが絶えず求められ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
本発明はなされたものであり、本発明の課題は、分離効
率の良いゼオライトを得ることにあるとともに、これを
使用して、より効率良く酸素・窒素を分離する方法を得
ることにある。
本発明はなされたものであり、本発明の課題は、分離効
率の良いゼオライトを得ることにあるとともに、これを
使用して、より効率良く酸素・窒素を分離する方法を得
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ため、請求項１に係わる発明は、ＮaＡ型ゼオライトの
１〜１５％のナトリウムをカリウムイオンで交換してな
ることを特徴とするカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼオラ
イトとしたものである。又、請求項２に係わる発明は、
上記したカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼオライトを使用
して、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）によって、窒素、酸
素を含む気体より窒素と酸素を分離することを特徴とす
る酸素窒素分離方法としたものである。
ため、請求項１に係わる発明は、ＮaＡ型ゼオライトの
１〜１５％のナトリウムをカリウムイオンで交換してな
ることを特徴とするカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼオラ
イトとしたものである。又、請求項２に係わる発明は、
上記したカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼオライトを使用
して、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）によって、窒素、酸
素を含む気体より窒素と酸素を分離することを特徴とす
る酸素窒素分離方法としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】［ゼオライトの構造］本発明の対
象であるＡ型ゼオライトは、下記に示す組成式からなる
結晶性アルミノケイ酸塩であり、結晶内部の電荷のアン
バランスを補うためにナトリウムイオン、カルシウムイ
オン、その他のカチオンが存在する。それらカチオン
は、その他のカチオンと可逆的にイオン交換することが
できる。交換可能な全量を理論交換容量という。理論交
換容量に対して、実際に交換された容量の比を交換率と
いう。
象であるＡ型ゼオライトは、下記に示す組成式からなる
結晶性アルミノケイ酸塩であり、結晶内部の電荷のアン
バランスを補うためにナトリウムイオン、カルシウムイ
オン、その他のカチオンが存在する。それらカチオン
は、その他のカチオンと可逆的にイオン交換することが
できる。交換可能な全量を理論交換容量という。理論交
換容量に対して、実際に交換された容量の比を交換率と
いう。
【０００７】［ＮaＡ型ゼオライトの組成式］ Ｎa12(ＳiＯ2)12(ＡlＯ2)12 ゼオライトは、それぞれの構造の型に応じてチャンネル
（通路）とケージ（空洞）からなる特有の細孔構造をも
ち、特有の窒素、酸素吸着性能を発現する。ナトリウム
がカリウムで交換されると、チャンネルやケージが変化
し、窒素や酸素の吸着特性も変化する。
（通路）とケージ（空洞）からなる特有の細孔構造をも
ち、特有の窒素、酸素吸着性能を発現する。ナトリウム
がカリウムで交換されると、チャンネルやケージが変化
し、窒素や酸素の吸着特性も変化する。
【０００８】［カリウムイオン交換法］ＮaＡ型ゼオラ
イトを出発原料とする場合には、これを、塩化カリウム
の水溶液、またはそれに塩化ナトリウムや塩化カルシウ
ム水溶液を加えた溶液に漬すことにより、カリウムイオ
ン交換することができる。カリウムイオン濃度とＮaＡゼ
オライトの量、処理温度や時間などを調節して、所望す
る目的のカリウムイオン交換率にすることができる。水
溶液中のカリウムイオン濃度は１０〜３０００meq/ｌ、
温度は室温付近、時間は１〜７２時間程度の範囲の適宜
な時間で行うことにより、適宜なイオン交換率に調整す
ることができる。
イトを出発原料とする場合には、これを、塩化カリウム
の水溶液、またはそれに塩化ナトリウムや塩化カルシウ
ム水溶液を加えた溶液に漬すことにより、カリウムイオ
ン交換することができる。カリウムイオン濃度とＮaＡゼ
オライトの量、処理温度や時間などを調節して、所望す
る目的のカリウムイオン交換率にすることができる。水
溶液中のカリウムイオン濃度は１０〜３０００meq/ｌ、
温度は室温付近、時間は１〜７２時間程度の範囲の適宜
な時間で行うことにより、適宜なイオン交換率に調整す
ることができる。
【０００９】［分離性能］このようなゼオライトを吸着
剤として使用したＰＳＡ操作には、種々の態様がある
が、典型的には高い圧力状態下での吸着と、低い圧力状
態下にしての再生である。故に、吸着工程における窒素
吸着量ｑ（Ｎ2、Ａ）と再生減圧工程における窒素吸着
量ｑ（Ｎ2、Ｄ）との差が窒素の有効吸着量となり、又
吸着工程における酸素吸着量ｑ（Ｏ2、Ａ）と減圧再生
工程における酸素吸着量ｑ（Ｏ2、Ｄ）との差が酸素の
有効吸着量となる。そして、これらの有効吸着量の比Ｓ
は、 Ｓ＝［ｑ(Ｎ2、Ａ)ーｑ(Ｎ2、Ｄ)］／［ｑ(Ｏ2、Ａ)ーｑ(Ｏ2、Ｄ)］---（１ ） となり、ＰＳＡ操作における［窒素／酸素］の分離比Ｓ
として、吸着の分離特性を表す指標である。なお、上記
式（１）において、符号Ａは吸着工程の組成分の圧力状
態を示し、符号Ｄは減圧再生工程の組成分の圧力状態を
示すものである。
剤として使用したＰＳＡ操作には、種々の態様がある
が、典型的には高い圧力状態下での吸着と、低い圧力状
態下にしての再生である。故に、吸着工程における窒素
吸着量ｑ（Ｎ2、Ａ）と再生減圧工程における窒素吸着
量ｑ（Ｎ2、Ｄ）との差が窒素の有効吸着量となり、又
吸着工程における酸素吸着量ｑ（Ｏ2、Ａ）と減圧再生
工程における酸素吸着量ｑ（Ｏ2、Ｄ）との差が酸素の
有効吸着量となる。そして、これらの有効吸着量の比Ｓ
は、 Ｓ＝［ｑ(Ｎ2、Ａ)ーｑ(Ｎ2、Ｄ)］／［ｑ(Ｏ2、Ａ)ーｑ(Ｏ2、Ｄ)］---（１ ） となり、ＰＳＡ操作における［窒素／酸素］の分離比Ｓ
として、吸着の分離特性を表す指標である。なお、上記
式（１）において、符号Ａは吸着工程の組成分の圧力状
態を示し、符号Ｄは減圧再生工程の組成分の圧力状態を
示すものである。
【００１０】代表的な例としては、吸着を８００Ｔorr
で、減圧再生を２３０Ｔorrで行う。吸着工程、減圧再
生工程ともに、吸着塔の空間部分の成分を空気成分であ
ると仮定すると、吸着工程における吸着塔の空間部分の
窒素分圧は、８００×０.８＝６４０Ｔorr＝８５.３kＰ
a、酸素分圧は、８００×０.２＝１６０Ｔorr＝２１.３
kＰaである。同様にして、減圧再生工程における吸着塔
の空間部分の窒素分圧は２４.５kＰa、酸素分圧は６.１
kＰaである。従って、上記式（１）を用いて求められる
分離比Ｓは、 Ｓ＝［ｑ(Ｎ2、８５.３kＰa)−ｑ(Ｎ2、２４.５kＰa)］／［ｑ(Ｏ2、２１.３kＰ a)−Ｏｑ(Ｏ2、６.１kＰa)］ ------ （２） となる。
で、減圧再生を２３０Ｔorrで行う。吸着工程、減圧再
生工程ともに、吸着塔の空間部分の成分を空気成分であ
ると仮定すると、吸着工程における吸着塔の空間部分の
窒素分圧は、８００×０.８＝６４０Ｔorr＝８５.３kＰ
a、酸素分圧は、８００×０.２＝１６０Ｔorr＝２１.３
kＰaである。同様にして、減圧再生工程における吸着塔
の空間部分の窒素分圧は２４.５kＰa、酸素分圧は６.１
kＰaである。従って、上記式（１）を用いて求められる
分離比Ｓは、 Ｓ＝［ｑ(Ｎ2、８５.３kＰa)−ｑ(Ｎ2、２４.５kＰa)］／［ｑ(Ｏ2、２１.３kＰ a)−Ｏｑ(Ｏ2、６.１kＰa)］ ------ （２） となる。
【００１１】［カリウムイオン交換ＮaＡゼオライトの
吸着特性］本発明のカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼオラ
イトは、ナトリウムイオンの１〜１５％をカリウムイオ
ンで交換したことを特徴とし、好ましいカリウムイオン
交換率は、１〜１３％である。カリウムイオン交換率が
１５％を越えると、分離性能が低下する。カリウムイオ
ン交換率が１％未満であるものの分離性能は、事実上、
カリウムイオンを交換しない元の出発原料のＮaＡゼオ
ライトと同じである。このカリウムイオン交換ＮaＡゼ
オライトは、窒素と酸素の分離性能が向上する特徴を有
し、後記する分離比Ｓは約８.８以上である。カリウム
イオン交換率が１〜１３％のＮaＡゼオライトは分離比
が高い上に、有効窒素吸着量も、カリウムイオンを交換
しない元のＮaＡゼオライトよりも大きくなる特徴を有
する。
吸着特性］本発明のカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼオラ
イトは、ナトリウムイオンの１〜１５％をカリウムイオ
ンで交換したことを特徴とし、好ましいカリウムイオン
交換率は、１〜１３％である。カリウムイオン交換率が
１５％を越えると、分離性能が低下する。カリウムイオ
ン交換率が１％未満であるものの分離性能は、事実上、
カリウムイオンを交換しない元の出発原料のＮaＡゼオ
ライトと同じである。このカリウムイオン交換ＮaＡゼ
オライトは、窒素と酸素の分離性能が向上する特徴を有
し、後記する分離比Ｓは約８.８以上である。カリウム
イオン交換率が１〜１３％のＮaＡゼオライトは分離比
が高い上に、有効窒素吸着量も、カリウムイオンを交換
しない元のＮaＡゼオライトよりも大きくなる特徴を有
する。
【００１２】
【実施例】●カリウムイオン交換ＮaＡゼオライトの合
成 出発原料ゼオライトの試料は、市販のＮaＡ型ゼオライ
トを用いた。カリウムイオン交換は、試料５ｇを、塩化
カリウムを濃度３２.５、１５０、３００、７５０なら
びに１８７５meq/ｌに調整した水溶液４００ｍｌに浸漬
し、２５℃でバッチ法により４８時間反応させた。これ
らの反応により種々のイオン交換率の試料を合成した。
成 出発原料ゼオライトの試料は、市販のＮaＡ型ゼオライ
トを用いた。カリウムイオン交換は、試料５ｇを、塩化
カリウムを濃度３２.５、１５０、３００、７５０なら
びに１８７５meq/ｌに調整した水溶液４００ｍｌに浸漬
し、２５℃でバッチ法により４８時間反応させた。これ
らの反応により種々のイオン交換率の試料を合成した。
【００１３】反応後の溶液中のイオンと固体試料の組成
分析を行った。カリウムイオン交換したＮaＡゼオライ
トをテフロン容器に５０ｍｇ精秤し、濃フッ化水素酸
０.５ｍｌと濃塩酸１.０ｍｌを加えた。室温で一夜放置
し、４％ホウ酸水溶液１２ｍｌでマスキングしたのち全
量を１００ｍｌとした。試料溶液中のＣａ2+、Ａｌ3+、
及びＳｉ4+についてはＩＣＰ高周波誘導結合プラズマ発
光分析法により定量した。Ｎａ+については原子吸光分
析法により定量した。それらのデータから、カリウムイ
オン交換率を求めた。
分析を行った。カリウムイオン交換したＮaＡゼオライ
トをテフロン容器に５０ｍｇ精秤し、濃フッ化水素酸
０.５ｍｌと濃塩酸１.０ｍｌを加えた。室温で一夜放置
し、４％ホウ酸水溶液１２ｍｌでマスキングしたのち全
量を１００ｍｌとした。試料溶液中のＣａ2+、Ａｌ3+、
及びＳｉ4+についてはＩＣＰ高周波誘導結合プラズマ発
光分析法により定量した。Ｎａ+については原子吸光分
析法により定量した。それらのデータから、カリウムイ
オン交換率を求めた。
【００１４】●カリウムイオン交換ＮaＡゼオライトの
吸着特性の測定 上記した合成により得られた各試料を、６７３Ｋで１０
時間真空加熱処理した後、２９８Ｋにおいて容量法によ
り、ある圧力（kＰa）における窒素の吸着量ｑＮ2（ｍ
ｌ(STP)／ｇ）と、酸素の吸着量ｑＯ2（ｍｌ(STP)／
ｇ）を測定し、吸着等温線を作成した。測定は、出発原
料ＮaＡゼオライト（カリウムイオン交換率０％）及び
そのナトリウムイオンをカリウムイオンで交換した、交
換率１１％、１９％、３１％のゼオライトの試料で行
い、各試料の窒素の吸着等温線を図１に、又酸素の吸着
等温線を図２に示す。なお、図１及び図２中、○、△、
□、▽の各印は以下の通りのＮaＡゼオライトを示す。 ○印：カリウムイオン交換率０％で出発原料ＮaＡゼオ
ライト、 △印：カリウムイオン交換率１１％のＮaＡゼオライ
ト、 □印：カリウムイオン交換率１９％のＮaＡゼオライ
ト、 ▽印：カリウムイオン交換率３１％のＮaＡゼオライ
ト、である。
吸着特性の測定 上記した合成により得られた各試料を、６７３Ｋで１０
時間真空加熱処理した後、２９８Ｋにおいて容量法によ
り、ある圧力（kＰa）における窒素の吸着量ｑＮ2（ｍ
ｌ(STP)／ｇ）と、酸素の吸着量ｑＯ2（ｍｌ(STP)／
ｇ）を測定し、吸着等温線を作成した。測定は、出発原
料ＮaＡゼオライト（カリウムイオン交換率０％）及び
そのナトリウムイオンをカリウムイオンで交換した、交
換率１１％、１９％、３１％のゼオライトの試料で行
い、各試料の窒素の吸着等温線を図１に、又酸素の吸着
等温線を図２に示す。なお、図１及び図２中、○、△、
□、▽の各印は以下の通りのＮaＡゼオライトを示す。 ○印：カリウムイオン交換率０％で出発原料ＮaＡゼオ
ライト、 △印：カリウムイオン交換率１１％のＮaＡゼオライ
ト、 □印：カリウムイオン交換率１９％のＮaＡゼオライ
ト、 ▽印：カリウムイオン交換率３１％のＮaＡゼオライ
ト、である。
【００１５】上記した出発原料であるＮaＡゼオライト
と各カリウムイオン交換率のＮaＡゼオライトの、６.１
kＰa、２１.３kＰa、２４.５kＰa、及び８５.３kＰaに
おける窒素と酸素の吸着量を求めた。この吸着圧力は、
前記した空気を分離対象気体とした場合の吸着工程時の
圧力８００Ｔorrの窒素分圧（６４０Ｔorr＝８５.３kＰ
a）と酸素分圧（１６０Ｔorr＝２１.３kＰa）、及び減
圧再生工程の圧力２３０Ｔorrの窒素分圧（１８４Ｔorr
＝２４.５kＰa）と酸素分圧（４６Ｔorr＝６.１kＰa）
にそれぞれ相当する圧力である。
と各カリウムイオン交換率のＮaＡゼオライトの、６.１
kＰa、２１.３kＰa、２４.５kＰa、及び８５.３kＰaに
おける窒素と酸素の吸着量を求めた。この吸着圧力は、
前記した空気を分離対象気体とした場合の吸着工程時の
圧力８００Ｔorrの窒素分圧（６４０Ｔorr＝８５.３kＰ
a）と酸素分圧（１６０Ｔorr＝２１.３kＰa）、及び減
圧再生工程の圧力２３０Ｔorrの窒素分圧（１８４Ｔorr
＝２４.５kＰa）と酸素分圧（４６Ｔorr＝６.１kＰa）
にそれぞれ相当する圧力である。
【００１６】これらの圧力における吸着量、即ち吸着工
程の窒素吸着量ｑ(Ｎ2、８５.３kＰa)、酸素の吸着量ｑ
(Ｏ2、２１.３kＰa)、及び減圧再生工程の窒素吸着量ｑ
(Ｎ2、２４.５kＰa)と酸素吸着量ｑ(Ｏ2、６.１kＰa)を
図１及び図２より採取して、得られた値を基にして、以
下の如き窒素の有効吸着量と酸素の有効吸着量を求め
た。 ・窒素の有効吸着量＝ｑ(Ｎ2、８５.３kＰa)ーｑ(Ｎ2、２４.５kＰa) ---（ ３） ・酸素の有効吸着量＝ｑ(Ｏ2、２１.３kＰa)ーｑ(Ｏ2、６.１kＰa) 更に、［窒素／酸素］の分離比Ｓを前記式（２）により
求め、これらを表１及び図３に示した。なお、上記した
式（３）は吸着工程と減圧再生工程における窒素吸着量
の差、即ち、有効窒素吸着量を表す指標であり、大きい
値の方が望ましい。この値をも表１及び図３に示した。
程の窒素吸着量ｑ(Ｎ2、８５.３kＰa)、酸素の吸着量ｑ
(Ｏ2、２１.３kＰa)、及び減圧再生工程の窒素吸着量ｑ
(Ｎ2、２４.５kＰa)と酸素吸着量ｑ(Ｏ2、６.１kＰa)を
図１及び図２より採取して、得られた値を基にして、以
下の如き窒素の有効吸着量と酸素の有効吸着量を求め
た。 ・窒素の有効吸着量＝ｑ(Ｎ2、８５.３kＰa)ーｑ(Ｎ2、２４.５kＰa) ---（ ３） ・酸素の有効吸着量＝ｑ(Ｏ2、２１.３kＰa)ーｑ(Ｏ2、６.１kＰa) 更に、［窒素／酸素］の分離比Ｓを前記式（２）により
求め、これらを表１及び図３に示した。なお、上記した
式（３）は吸着工程と減圧再生工程における窒素吸着量
の差、即ち、有効窒素吸着量を表す指標であり、大きい
値の方が望ましい。この値をも表１及び図３に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】これらの結果から、カリウムイオン交換Ｎ
aＡゼオライトには以下の特徴をもつことが認められ
る。出発原料ＮaＡゼオライト（カリウムイオン交換率
０％）の窒素と酸素の分離比は８.７１であった。それ
に対して、カリウムイオン交換率が１１％のカリウムイ
オン交換ＮaＡゼオライトの分離比は１３.９３であるか
ら、約１.６倍であった。カリウムイオン交換率１９％
では分離比は５.０８に低下した。カリウムイオン交換
率が３１％では酸素吸着量が非常に小さくて誤差が大き
いので、正確な分離比は求めることができなかった。カ
リウムイオン交換率１１％と１９％の点を内挿すると、
カリウムイオン交換率が１５％のときに出発原料ＮaＡ
ゼオライト（カリウムイオン交換率０％）の分離比と同
じになった。
aＡゼオライトには以下の特徴をもつことが認められ
る。出発原料ＮaＡゼオライト（カリウムイオン交換率
０％）の窒素と酸素の分離比は８.７１であった。それ
に対して、カリウムイオン交換率が１１％のカリウムイ
オン交換ＮaＡゼオライトの分離比は１３.９３であるか
ら、約１.６倍であった。カリウムイオン交換率１９％
では分離比は５.０８に低下した。カリウムイオン交換
率が３１％では酸素吸着量が非常に小さくて誤差が大き
いので、正確な分離比は求めることができなかった。カ
リウムイオン交換率１１％と１９％の点を内挿すると、
カリウムイオン交換率が１５％のときに出発原料ＮaＡ
ゼオライト（カリウムイオン交換率０％）の分離比と同
じになった。
【００１９】出発原料ＮaＡゼオライト（カリウムイオ
ン交換率０％）の有効窒素吸着量は、２．９６（ｍｌ(S
TP)／ｇ）であった。それに対して、カリウムイオン交
換率が１１％のときの有効窒素吸着量は、３．７６（ｍ
ｌ(STP)／ｇ）であり、約１．３倍であった。カリウム
イオン交換率が１９％になると有効窒素吸着量は低下し
た。カリウムイオン交換率１１％と１９％の点を内挿す
ると、カリウムイオン交換率が１３％のときに有効窒素
吸着量は、出発原料ＮaＡゼオライト（カリウムイオン
交換率０％）と同じになった。すなわち、カリウムイオ
ン交換率が１３％以下では、分離比、有効窒素吸着量と
もに、出発原料ＮaＡゼオライト（カリウムイオン交換
率０％）よりも大きくなるので、きわめて好ましい。
ン交換率０％）の有効窒素吸着量は、２．９６（ｍｌ(S
TP)／ｇ）であった。それに対して、カリウムイオン交
換率が１１％のときの有効窒素吸着量は、３．７６（ｍ
ｌ(STP)／ｇ）であり、約１．３倍であった。カリウム
イオン交換率が１９％になると有効窒素吸着量は低下し
た。カリウムイオン交換率１１％と１９％の点を内挿す
ると、カリウムイオン交換率が１３％のときに有効窒素
吸着量は、出発原料ＮaＡゼオライト（カリウムイオン
交換率０％）と同じになった。すなわち、カリウムイオ
ン交換率が１３％以下では、分離比、有効窒素吸着量と
もに、出発原料ＮaＡゼオライト（カリウムイオン交換
率０％）よりも大きくなるので、きわめて好ましい。
【００２０】以上説明した本発明のカリウムイオン交換
ＮaＡゼオライトを使用すれば、カリウムイオン交換し
ていない元のＮaＡゼオライトを使用する場合に比べ
て、ＰＳＡ操作により、空気から酸素と窒素を効率良く
分離することができる。
ＮaＡゼオライトを使用すれば、カリウムイオン交換し
ていない元のＮaＡゼオライトを使用する場合に比べ
て、ＰＳＡ操作により、空気から酸素と窒素を効率良く
分離することができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明のカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼ
オライトは、カリウムイオン交換していないＮaＡ型ゼ
オライトに比べて、酸素と窒素の分離比が大きい。ま
た、それに加えて有効窒素吸着量も大きい範囲となる。
このカリウムイオン交換ＮaＡゼオライトを使用すれば
ＰＳＡ法により空気から酸素と窒素を効率良く分離する
ことができる。
オライトは、カリウムイオン交換していないＮaＡ型ゼ
オライトに比べて、酸素と窒素の分離比が大きい。ま
た、それに加えて有効窒素吸着量も大きい範囲となる。
このカリウムイオン交換ＮaＡゼオライトを使用すれば
ＰＳＡ法により空気から酸素と窒素を効率良く分離する
ことができる。
【図１】 窒素の吸着等温線である。
【図２】 酸素の吸着等温線である。
【図３】 カリウムイオン交換率と［窒素／酸素］分離
比Ｓ及び有効窒素吸着量との関係である。
比Ｓ及び有効窒素吸着量との関係である。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＮaＡ型ゼオライトの１〜１５％のナト
リウムイオンをカリウムイオンで交換してなることを特
徴とするカリウムイオン交換ＮaＡ型ゼオライト。 - 【請求項２】 請求項１記載のカリウムイオン交換Ｎa
Ａ型ゼオライトを使用して、圧力変動吸着法（ＰＳＡ
法）によって酸素、窒素を含む気体より酸素・窒素を分
離することを特徴とする酸素窒素分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30309399A JP2001120989A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | カリウムイオン交換ＮａＡ型ゼオライト及び酸素窒素分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30309399A JP2001120989A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | カリウムイオン交換ＮａＡ型ゼオライト及び酸素窒素分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001120989A true JP2001120989A (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17916818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30309399A Withdrawn JP2001120989A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | カリウムイオン交換ＮａＡ型ゼオライト及び酸素窒素分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001120989A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8449654B2 (en) | 2011-08-22 | 2013-05-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for the supply of dry gases |
-
1999
- 1999-10-25 JP JP30309399A patent/JP2001120989A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8449654B2 (en) | 2011-08-22 | 2013-05-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for the supply of dry gases |
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